傅里叶变换红外（FTIR）光谱讲义.pdf

傅里叶变换红外（傅里叶变换红外（傅里叶变换红外（傅里叶变换红外（FTIRFTIRFTIRFTIRFTIRFTIRFTIRFTIR）光谱）光谱）光谱）光谱许振华许振华北京大学化学与分子工程学院北京大学化学与分子工程学院稀土材料化学与应用国家重点稀土材料化学与应用国家重点实验室实验室 一一 红外光谱基本原理及其与拉曼光谱红外光谱基本原理及其与拉曼光谱关系关系 二二 FTIRFTIRFTIRFTIR红外光谱仪红外光谱仪 及其性能的主要及其性能的主要技术指标技术指标 三三 高质量高质量FTIRFTIRFTIRFTIR光谱的测定（与仪器状光谱的测定（与仪器状态、制样技术、附件使用等有关）态、制样技术、附件使用等有关）四四 常用红外光谱仪附件及其应用介绍常用红外光谱仪附件及其应用介绍 一一.红外光谱基本原理及其与拉曼红外光谱基本原理及其与拉曼 光谱关系光谱关系（一）什么是红外光？（一）什么是红外光？（二）红外光谱基本原理（二）红外光谱基本原理（三）红外光谱与拉曼光谱关系（三）红外光谱与拉曼光谱关系（一）什么是红外光？（一）什么是红外光？红外光是对应于电磁波谱中波长范围在红外光是对应于电磁波谱中波长范围在 0.780.780.780.78 m m m m 到到1 1 1 1000000000000 mmmm的电磁波的电磁波红外辐射红外辐射 IR TutorIR TutorIR TutorIR Tutor A A A A (1)Definition of Spectroscopy(1)Definition of Spectroscopy(1)Definition of Spectroscopy(1)Definition of Spectroscopy(2)The nature of light(a review)(2)The nature of light(a review)(2)The nature of light(a review)(2)The nature of light(a review)共共12121212页页（到中红外（到中红外）光的波、粒二象性光的波、粒二象性 E E E E：能量能量 (ergs)(ergs)(ergs)(ergs)h h h h：普朗克常数普朗克常数(erg sec)(erg sec)(erg sec)(erg sec)c c c c：光速光速(cm/sec)(cm/sec)(cm/sec)(cm/sec)：波长波长(cm)(cm)(cm)(cm)：频率频率(cycles/sec)(cycles/sec)(cycles/sec)(cycles/sec)E=E=E=E=hc/hc/hc/hc/=h h h h 光的粒子性光的粒子性 =hh PlanckPlanckPlanckPlancks constants constants constants constant(6.63 x 1(6.63 x 1(6.63 x 1(6.63 x 10 0 0 0 Joule Joule Joule Joule/sec)sec)sec)sec)FrequencyFrequencyFrequencyFrequencywavenumberwavenumberwavenumberwavenumber(cm(cm(cm(cmwavelengthwavelengthwavelengthwavelength -1-1-1-1-34-34-34-34 1/)普朗克方程普朗克方程 光的波动性光的波动性电场分量电场分量磁场分量磁场分量x x x xy y y yz z z z传导方向传导方向小结小结 光的光的波粒二象性波粒二象性 ,光既是电磁光既是电磁波波,又又是是粒子粒子,即即光光子子.E E E E=hchchchc/=h=h=h=h 频率频率,h h h h 普朗克常数普朗克常数,c c c c 光速光速 波长波长 =波数波数(cmcmcmcm-1 1 1 1)=1/=1/=1/=1/，由：由：hchchchc/=,得：得：1/1/1/1/=/c=/c=/c=/c=当波长单位为当波长单位为 mmmm，波数，波数()乘波数乘波数()=10,000()=10,000()=10,000()=10,000（二）红外光谱基本原理（二）红外光谱基本原理 电磁波与分子相互作用时产生分子能级跃迁电磁波与分子相互作用时产生分子能级跃迁（量量子理论）子理论）电子能级跃迁电子能级跃迁紫外、可见吸收光谱和紫外、可见吸收光谱和 荧光发射光谱；荧光发射光谱；振动能级跃迁振动能级跃迁 红外吸收光谱和红外吸收光谱和 拉曼散射光谱；拉曼散射光谱；转动能级跃迁转动能级跃迁远红外吸收光谱和转拉曼远红外吸收光谱和转拉曼 光谱；光谱；总称分子光谱，振动光谱中也有远红外吸收光谱总称分子光谱，振动光谱中也有远红外吸收光谱分子能级跃迁示意图分子能级跃迁示意图能级能级振动能级跃迁振动能级跃迁 转动能级跃迁转动能级跃迁v1v2v05 5 5 54 4 4 43 3 3 32 2 2 21 1 1 10 0 0 0电子能级跃迁电子能级跃迁E E E E1 1 1 1E E E E0 0 0 0v0v1v2E=E=E=E=h h h h 其中其中 h h h h 为普朗克常数为普朗克常数 （6.626 6.626 6.626 6.626 10101010-34-34-34-34 焦耳焦耳 秒）秒）为频率为频率 分子分子能级跃迁能级跃迁高能量入射光引起高能量入射光引起电子电子能级跃迁，能级跃迁，电子电子光谱光谱低能量入射光导致低能量入射光导致振动振动能级跃迁，能级跃迁，振动振动光谱光谱转动转动能级跃迁，能级跃迁，转动转动光谱光谱红外吸收红外吸收 1.1.1.1.分子在红外光照射下，当红外光分子在红外光照射下，当红外光(辐射辐射)中某一频率与中某一频率与分子中化学键某振动模式频率相匹配时，分子分子中化学键某振动模式频率相匹配时，分子有可能有可能会会吸收此频率的红外光；若此振动模式能够产生净的吸收此频率的红外光；若此振动模式能够产生净的偶极矩偶极矩()变化，则它是红外活性的。变化，则它是红外活性的。而且属于分子而且属于分子光谱中的振动谱。光谱中的振动谱。2.2.2.2.红外吸收峰红外吸收峰(谱带谱带)中的位置中的位置(频率频率)()()()(波数波数cmcmcmcm-1-1-1-1)对应分对应分子振动能级跃迁的能级差。子振动能级跃迁的能级差。3.3.3.3.红外吸收谱带强度反映能级跃迁的几率。红外吸收谱带强度反映能级跃迁的几率。红外光在电磁波谱中的波数范围红外光在电磁波谱中的波数范围 中红外中红外 4,000 400 4,000 400 4,000 400 4,000 400 cm-1 cm-1 cm-1 cm-1(2.5 25(2.5 25(2.5 25(2.5 25 m)m)m)m).远红外远红外 400 10 400 10 400 10 400 10 cm-1(25 1,000cm-1(25 1,000cm-1(25 1,000cm-1(25 1,000 mmmm).).).).近红外近红外 12,80012,80012,80012,800（12121212，820820820820）4,000 4,000 4,000 4,000 cm-1 cm-1 cm-1 cm-1 (0.78 2.5(0.78 2.5(0.78 2.5(0.78 2.5 mmmm).).).).电磁波谱电磁波谱电磁波谱电磁波谱紫外紫外UVUVUVUV可见可见VISVISVISVIS近红近红外外NIRNIRNIRNIR中红外中红外Mid-IRMid-IRMid-IRMid-IR远红外远红外Far-IRFar-IRFar-IRFar-IR微波微波MicrowaveMicrowaveMicrowaveMicrowave波长波长(m)m)m)m)10101010-5-5-5-510101010-5-5-5-510101010-4-4-4-410101010-3-3-3-310101010-2-2-2-210101010-1-1-1-1能量能量0.780.780.780.782.52.52.52.5252525251000100010001000波长波长(m)m)m)m)波数波数(cmcmcmcm-1 1 1 1)12,800 4000 400 1012,800 4000 400 1012,800 4000 400 1012,800 4000 400 10 IR TutorIR TutorIR TutorIR Tutor Theory of IR Theory of IR Theory of IR Theory of IR Quantum Mechanical Model Quantum Mechanical Model Quantum Mechanical Model Quantum Mechanical Model 第第4 4 4 4图图（三）红外光谱与拉曼光谱关系（三）红外光谱与拉曼光谱关系 红外光谱红外光谱 的产生与分子偶极矩的产生与分子偶极矩()有关，极有关，极性分子或基团红外灵敏，如羰基性分子或基团红外灵敏，如羰基C=OC=OC=OC=O；拉曼光谱拉曼光谱 与诱导偶极矩与诱导偶极矩(即分子极化度即分子极化度 ，或，或称称极化张量极化张量)相关，非极性分子或基团拉曼相关，非极性分子或基团拉曼灵敏，如灵敏，如CCl4CCl4CCl4CCl4。红外光谱与拉曼光谱为分子振动光谱，二红外光谱与拉曼光谱为分子振动光谱，二者互相补充，获得分子振动光谱完全的信者互相补充，获得分子振动光谱完全的信息。息。红外与拉曼光谱能级示意图红外与拉曼光谱能级示意图红外与拉曼光谱能级示意图红外与拉曼光谱能级示意图红外与拉曼之间关系的经验规则红外与拉曼之间关系的经验规则 1.1.互相排斥规则：互相排斥规则：凡有对称中心的分子，如在某波数凡有对称中心的分子，如在某波数有拉曼活性，则红外是非活性。如红外活性，则拉曼是有拉曼活性，则红外是非活性。如红外活性，则拉曼是非活性。非活性。2.2.互相允许规则：互相允许规则：凡无对称中心的分子，凡无对称中心的分子，除属于点群除属于点群D D5h 5h、D D2h2h 和和 O O 的分子外，都有一些既能在拉曼光谱中的分子外，都有一些既能在拉曼光谱中出现，又能在红外中出现的谱带（峰）。如分子没有对出现，又能在红外中出现的谱带（峰）。如分子没有对称性，则它的红外和拉曼光谱就非常相似。称性，则它的红外和拉曼光谱就非常相似。3.3.互相禁止规则：互相禁止规则：少数分子的某振动模式，如乙烯分少数分子的某振动模式，如乙烯分子的扭曲振动，在红外和拉曼光谱中均观察不到该振动子的扭曲振动，在红外和拉曼光谱中均观察不到该振动谱带。谱带。红外与拉曼光谱互相排斥示例红外与拉曼光谱互相排斥示例红外与拉曼光谱互相排斥示例红外与拉曼光谱互相排斥示例红外与拉曼光谱互相红外与拉曼光谱互相红外与拉曼光谱互相红外与拉曼光谱互相允许允许示例示例示例示例 二二 傅里叶变换红外光谱傅里叶变换红外光谱 (FTIR)(FTIR)(FTIR)(FTIR)仪仪 及其性能的主要技术指标及其性能的主要技术指标（一）红外光谱仪（一）红外光谱仪（二）（二）FTIRFTIRFTIRFTIR光谱光谱 仪仪 基本原理基本原理（三）迈克尔逊干涉仪（三）迈克尔逊干涉仪（四）（四）FTIR FTIR FTIR FTIR 红外光源红外光源（五）（五）FTIR FTIR FTIR FTIR 检测器检测器（六）色散型红外光谱仪和（六）色散型红外光谱仪和FTIRFTIRFTIRFTIR光谱仪比较光谱仪比较（七）（七）FTIR FTIR FTIR FTIR 红外光谱仪性能的主要技术指标红外光谱仪性能的主要技术指标（一）红外光谱仪（一）红外光谱仪 色散型红外光谱仪色散型红外光谱仪(Dispersive Infrared Dispersive Infrared Dispersive Infrared Dispersive Infrared SpectrometerSpectrometerSpectrometerSpectrometer）-用棱镜或衍射光栅用棱镜或衍射光栅(D(D(D(Diffraction grating)iffraction grating)iffraction grating)iffraction grating)进行进行分光分光 傅里叶变换红外光谱仪傅里叶变换红外光谱仪(Fourier Transform IR(Fourier Transform IR(Fourier Transform IR(Fourier Transform IR SpectrometerSpectrometerSpectrometerSpectrometer，FT-IR)FT-IR)FT-IR)FT-IR)-用干涉仪用干涉仪(Interferometer)(Interferometer)(Interferometer)(Interferometer)代替色散装置，形代替色散装置，形成一干涉光束后通过样品成一干涉光束后通过样品色散型红外光谱仪基本构造色散型红外光谱仪基本构造色散型红外光谱仪基本构造色散型红外光谱仪基本构造 样品室样品室（斩波器）（斩波器）狭缝狭缝光栅光栅狭缝狭缝聚光透镜聚光透镜参考光束参考光束样品光束样品光束光源光源 IR Tutor IR Tutor IR Tutor IR Tutor A A A A 3.Measurement of an Infrared 3.Measurement of an Infrared 3.Measurement of an Infrared 3.Measurement of an Infrared SpectrumSpectrumSpectrumSpectrum，色散色散IRIRIRIR光阑光阑（二）（二）FTIRFTIRFTIRFTIR光谱光谱 仪仪 基本原理基本原理傅里叶变换红外光谱仪的方框图傅里叶变换红外光谱仪的方框图傅里叶变换红外光谱仪的方框图傅里叶变换红外光谱仪的方框图迈克尔逊干涉仪迈克尔逊干涉仪 示意图示意图分束器分束器补偿板补偿板固定镜固定镜动镜动镜 (恒定速度恒定速度)来自光源来自光源至检测器至检测器光阑光阑光的光的光的光的干涉原理和干涉原理和干涉原理和干涉原理和傅里叶变换傅里叶变换原理原理原理原理 傅里叶变换红外光谱仪基于光的干涉傅里叶变换红外光谱仪基于光的干涉原理原理原理原理.分别来分别来自动镜与定镜的红外光由于光程差（自动镜与定镜的红外光由于光程差（x x）发生干发生干涉。干涉光穿过样品，一部分被样品吸收，没有涉。干涉光穿过样品，一部分被样品吸收，没有被吸收的光由检测器检测。被吸收的光由检测器检测。检测器的讯号检测器的讯号I(xI(x)经傅里叶变换产生红外光图。经傅里叶变换产生红外光图。I(xI(x)=)=B(B()e)e-i2-i2x xd d ，干涉图强度干涉图强度与与距离关系距离关系 B(B()=)=I(x)eI(x)e-i2-i2x xdxdx，光谱强度光谱强度与与频率频率(波数波数)关系关系,(频率频率)1/1/(波数波数)不同的光程差不同的光程差 x x x x 产生不同的干涉效果产生不同的干涉效果/2x=nx=nx=nx=n n=0,1,2n=0,1,2n=0,1,2n=0,1,2 x=x=x=x=(n/2n/2n/2n/2)n n n n =1,3,5.=1,3,5.=1,3,5.=1,3,5.亮亮BrightBrightBrightBright暗暗Dark不同的干涉效果不同的干涉效果来自固定镜的光来自固定镜的光来自移动镜的光来自移动镜的光x=2(x=2(x=2(x=2(l l l l1 1 1 1-l l l l2 2 2 2)=0)=0)=0)=0来自移动镜的光来自移动镜的光x=2(x=2(x=2(x=2(l l l l1 1 1 1-l l l l2 2 2 2)=)=)=)=/2/2/2/2 干涉图和红外光谱的关系干涉图和红外光谱的关系-x-x-x-x0+x+x+x+x光程差光程差v v v v3 3 3 3 v v v v2 2 2 2v v v v1 1 1 1 强度强度A(A(A(A(v v v v2 2 2 2)A(A(A(A(v v v v3 3 3 3)A A A A (v v v v2 2 2 2)A(A(A(A(v v v v1 1 1 1)A(A(A(A(v v v v1 1 1 1)A(A(A(A(v v v v2 2 2 2)A(A(A(A(v v v v3 3 3 3)A A A A (v v v v2 2 2 2)傅里叶变换傅里叶变换（由计算机完成）（由计算机完成）检测器检测到的干涉图检测器检测到的干涉图红外光谱红外光谱v v v v1 1 1 1v v v v2 2 2 2v v v v3 3 3 3 IR Tutor IR Tutor IR Tutor IR Tutor A A A A 3.Measurement of an Infrared 3.Measurement of an Infrared 3.Measurement of an Infrared 3.Measurement of an Infrared Spectrum,FTIR Spectrum,FTIR Spectrum,FTIR Spectrum,FTIR 光阑光阑 （三）迈克尔逊干涉仪（三）迈克尔逊干涉仪 干涉仪主要部件干涉仪主要部件干涉仪主要部件干涉仪主要部件 分束器分束器(Beam Splitter)(Beam Splitter)(Beam Splitter)(Beam Splitter)：中红外中红外区用镀锗的溴化区用镀锗的溴化钾分束器等钾分束器等 ；近红外近红外:CaFCaFCaFCaF等等,远红外远红外:malarmalarmalarmalar膜、膜、固体分固体分束器束器等。等。对于迈克尔逊干涉仪：对于迈克尔逊干涉仪：动镜动镜-动力动力-电磁驱动，干燥空气或氮气驱动电磁驱动，干燥空气或氮气驱动 定镜定镜-动态调整，步进扫描，有规律地移动动态调整，步进扫描，有规律地移动 He-He-NeNe激光准直激光准直 关于关于角镜角镜干涉仪：干涉仪：有利于保持红外光平行有利于保持红外光平行,减少发散，看后面图。减少发散，看后面图。迈克尔逊干涉仪迈克尔逊干涉仪 示意图示意图分束器分束器补偿板补偿板固定镜固定镜动镜动镜 (恒定速度恒定速度)来自光源来自光源至检测器至检测器光阑光阑 动镜速度动镜速度 动镜以恒定速度移动动镜以恒定速度移动 V V V V=dx/dtdx/dtdx/dtdx/dt 单位：毫米单位：毫米/秒秒 检测器信号振荡频率检测器信号振荡频率 f f f f =2 2 2 2 V V V V 1/1/1/1/V V V V:动镜速度，动镜速度，1/1/1/1/:波数波数把极高频的光学信号编码把极高频的光学信号编码(调制调制)为低频振荡。为低频振荡。定镜微调实现动态调整定镜微调实现动态调整 压电调节器压电调节器Processing circuitHe-He-He-He-NeNeNeNe 激光激光光分束器光分束器beam beam beam beam splittersplittersplittersplitter压电微调器压电微调器固定镜固定镜 移动镜移动镜确定干涉条件确定干涉条件的采样回路的采样回路传感器传感器B B B B 传感器传感器A A A A 光源光源 至样品室至样品室FJS systemFJS systemFJS systemFJS system处理回路处理回路 压电微调器压电微调器功率放大器功率放大器压电微调器压电微调器固定镜固定镜（调节固定镜的倾（调节固定镜的倾斜角以得到最佳干斜角以得到最佳干涉效果）涉效果）动态准直（动态准直（调整）调整）功能的优点功能的优点通过动态调整技术，可将干涉仪及时调通过动态调整技术，可将干涉仪及时调整、并稳定至最佳状态；整、并稳定至最佳状态；确保光学准直的准确；确保光学准直的准确；短时间内达到能量的稳定短时间内达到能量的稳定 短时间内达到稳定状态短时间内达到稳定状态4000.0 3000.0 2000.0 1500.0 1000.0 500.0 波数波数 1/cm 1/cm 1/cm 1/cm WavenumberWavenumberWavenumberWavenumber 1/cm 1/cm 1/cm 1/cm150.0100.050.00.0E CORNER CUBECORNER CUBECORNER CUBECORNER CUBE（角镜）干涉仪的原理（角镜）干涉仪的原理入射光入射光出射光出射光R R R R入射光入射光出射光出射光Corner CubeCorner CubeCorner CubeCorner CubeCorner CubeCorner CubeCorner CubeCorner Cube出射光出射光干涉仪保护干涉仪保护干涉仪部分密封设计。干涉仪部分密封设计。镀锗的镀锗的KBrKBrKBrKBr 分束器。分束器。在密封部分使用干燥剂降低湿度。在密封部分使用干燥剂降低湿度。防震。防震。（四）（四）FTIR FTIR FTIR FTIR 红外光源红外光源 红外光源通常为惰性固体物质构成，电热可达红外光源通常为惰性固体物质构成，电热可达1500 20001500 20001500 20001500 2000K K K K；由红外光源发射的由红外光源发射的连续连续辐射辐射 模式类似于黑体辐射。模式类似于黑体辐射。要求要求:强度高、稳定、能量分布范围宽，寿命长。强度高、稳定、能量分布范围宽，寿命长。金属陶瓷和金属陶瓷和EVEN-GLOBAREVEN-GLOBAREVEN-GLOBAREVEN-GLOBAR光源光源：中红和远中红和远红红外外区区等等 卤钨灯卤钨灯(钨灯钨灯)：近红外区。：近红外区。高压汞弧灯高压汞弧灯：远红外区专用光源。：远红外区专用光源。长寿命的陶瓷光源长寿命的陶瓷光源 传统光源的原理图传统光源的原理图 新型陶瓷光源新型陶瓷光源隔离器Insulator光源光源光出口光出口 陶瓷材料陶瓷材料 反射罩反射罩New!New!New!New!陶瓷光源和镀黑光源的比较陶瓷光源和镀黑光源的比较 中红外中红外3500.0 2000.0 1500.0 1000.0 500.03500.0 2000.0 1500.0 1000.0 500.03500.0 2000.0 1500.0 1000.0 500.03500.0 2000.0 1500.0 1000.0 500.0波数波数 WavenumberWavenumberWavenumberWavenumber 1/cm 1/cm 1/cm 1/cm150.0150.0150.0150.0100.0100.0100.0100.00.00.00.00.050.050.050.050.0陶瓷光源陶瓷光源镀黑光源镀黑光源陶瓷和陶瓷和EVER-GLOBAREVER-GLOBAREVER-GLOBAREVER-GLOBAR光源的优点光源的优点 1.1.1.1.高光通量高光通量High energy throughputHigh energy throughputHigh energy throughputHigh energy throughput 陶瓷光源的能量约为常规光源能量的陶瓷光源的能量约为常规光源能量的1.51.51.51.5倍以倍以上，中红和远红外区。上，中红和远红外区。2.2.2.2.长寿命长寿命陶瓷光源的寿命期约比常规光源的寿命长陶瓷光源的寿命期约比常规光源的寿命长2 2 2 2倍倍以上。以上。3.3.3.3.能量稳定能量稳定 卤钨灯（钨灯）光源卤钨灯（钨灯）光源 近红外区的光源近红外区的光源,（4 4 4 4,000 000 000 000 至至 15000150001500015000 cm cm cm cm-1-1-1-1）。）。在近红外区辐射的相对强度较高且价在近红外区辐射的相对强度较高且价格便宜格便宜。高压汞弧光源（高压汞弧光源（700-4cm700-4cm700-4cm700-4cm-1-1-1-1）专用于远红外区的测定。专用于远红外区的测定。由内充水银蒸汽的石英套管构成。由内充水银蒸汽的石英套管构成。是一种等离子体辐射源，电流通过水银蒸是一种等离子体辐射源，电流通过水银蒸汽形成内部等离子体光源的通路。汽形成内部等离子体光源的通路。寿命短寿命短 （五）（五）FTIR FTIR FTIR FTIR 检测器检测器 中红外检测器中红外检测器:热电检测器热电检测器:DTGS:DTGS:DTGS:DTGS 氘代硫酸三苷肽氘代硫酸三苷肽 光电导检测器：高灵敏、快速响应检测器。如碲光电导检测器：高灵敏、快速响应检测器。如碲镉汞化物镉汞化物(MCT,Mercury Cadmium Telluride)MCT,Mercury Cadmium Telluride)MCT,Mercury Cadmium Telluride)MCT,Mercury Cadmium Telluride)。近红外检测器近红外检测器：InSbInSbInSbInSb（锑化铟）（锑化铟）InGaAsInGaAsInGaAsInGaAs(铟镓砷）铟镓砷）远红外检测器远红外检测器：DTGS(DTGS(DTGS(DTGS(远红外专用窗片远红外专用窗片)红外检测器主要性能红外检测器主要性能 1.1.1.1.检测器波长范围检测器波长范围 2.2.2.2.检测器响应时间检测器响应时间 3.3.3.3.最小可检测功率最小可检测功率P P P PN N N N 4.4.4.4.检测器灵敏度检测器灵敏度D=1/PD=1/PD=1/PD=1/PN N N N热电检测器热电检测器 1.1.1.1.入射辐射加热入射辐射加热D D D DTGSTGSTGSTGS 材料时引起表面电荷材料时引起表面电荷变化。变化。热电效应与入射辐射的功率有关。热电效应与入射辐射的功率有关。检测范围检测范围:0.830.830.830.83 1000 1000 1000 1000 m(m(m(m(12000120001200012000 10cm 10cm 10cm 10cm-1-1-1-1)。窗口材料不同，测量范围不同。中红外窗口材料不同，测量范围不同。中红外-KBrKBrKBrKBr，远红外，远红外-聚乙烯聚乙烯 2.2.2.2.DTGSDTGSDTGSDTGS为氘代硫酸三甘肽为氘代硫酸三甘肽DeuteratedDeuteratedDeuteratedDeuterated triglycinetriglycinetriglycinetriglycine sulfate detector sulfate detector sulfate detector sulfate detector DLATGS(L-DLATGS(L-DLATGS(L-DLATGS(L-alaninealaninealaninealanine-doped-doped-doped-doped）掺）掺0.1%0.1%0.1%0.1%L-L-L-L-丙氨酸。丙氨酸。3.3.3.3.热电检测器的性能热电检测器的性能 性能指标性能指标=/式中式中 :热电系数，热电系数，:Dielectric constant:Dielectric constant:Dielectric constant:Dielectric constant 4.4.4.4.室温下室温下检测。检测。光电导（量子）检测器光电导（量子）检测器1.1.1.1.碲镉汞化物碲镉汞化物(MCT,Mercury Cadmium MCT,Mercury Cadmium MCT,Mercury Cadmium MCT,Mercury Cadmium Telluride)Telluride)Telluride)Telluride)光导检测器，液氮冷却，一般于光导检测器，液氮冷却，一般于中红外较多。灵敏度较中红外较多。灵敏度较DTGS DTGS DTGS DTGS 高。高。MCT A 7200-650 cmMCT A 7200-650 cmMCT A 7200-650 cmMCT A 7200-650 cm-1-1-1-1 MCT B 10000-450 cm MCT B 10000-450 cm MCT B 10000-450 cm MCT B 10000-450 cm-1-1-1-1 2.2.2.2.近红外检测器近红外检测器 InSbInSbInSbInSb(锑化铟锑化铟)PbSePbSePbSePbSe InGaAsInGaAsInGaAsInGaAs等等 。3.3.3.3.半导体检测器可用于中、近红外。半导体检测器可用于中、近红外。（六）色散（六）色散 型红外光谱仪型红外光谱仪 和和 FTIFTIFTIFTI红外光谱仪比较红外光谱仪比较1.1.1.1.光学系统相对简单；光学系统相对简单；2.2.2.2.干涉仪调制成低频讯号，干涉仪调制成低频讯号，杂散光影响基本可忽略杂散光影响基本可忽略3.3.3.3.分辨率高分辨率高(佳佳)和动镜与定和动镜与定镜光程差成反比镜光程差成反比 1 1 1 1/X X X X4.4.4.4.某一时刻可对应全波段某一时刻可对应全波段5.5.5.5.用光阑，光通量高，高信用光阑，光通量高，高信噪比噪比S/NS/NS/NS/N6.6.6.6.激光准直，波数精度高激光准直，波数精度高7.7.7.7.易与其他种类仪器联用易与其他种类仪器联用1.1.1.1.可动部分（元件）多可动部分（元件）多2.2.2.2.光栅分光，受杂散光影响光栅分光，受杂散光影响3 3 3 3分辨率低分辨率低(差差),),),),与光栅每毫与光栅每毫米刻线数和狭缝宽度有关米刻线数和狭缝宽度有关4.4.4.4.某一时刻只对应单一波长某一时刻只对应单一波长 5.5.5.5.需用狭缝，光通量低，信需用狭缝，光通量低，信噪比噪比S/NS/NS/NS/N低低6.6.6.6.光栅需调整，波数精度低光栅需调整，波数精度低7.7.7.7.难与其他种类仪器（如难与其他种类仪器（如GC GC GC GC 和和 TATATATA）联用）联用 FTIR FTIR FTIR FTIR 色散色散IRIRIRIR 色散色散IRIRIRIR与与FTIRFTIRFTIRFTIR比较比较FTIR FTIR FTIR FTIR 优于色散优于色散IRIRIRIR 的优势的优势 1.1.1.1.多通道优势多通道优势(FellgettFellgettFellgettFellgett)Multiplex Advantage(Multiplex Advantage(Multiplex Advantage(Multiplex Advantage(FellgettFellgettFellgettFellgett)2.2.2.2.光阑优势光阑优势(JacquinotJacquinotJacquinotJacquinot)Aperture Advantage(Aperture Advantage(Aperture Advantage(Aperture Advantage(JacquinotJacquinotJacquinotJacquinot)3.3.3.3.激光准直优势激光准直优势(ConnesConnesConnesConnes)，波数精度高，波数精度高，0.01cm0.01cm0.01cm0.01cm-1-1-1-1 Laser Reference Advantage(Laser Reference Advantage(Laser Reference Advantage(Laser Reference Advantage(ConnesConnesConnesConnes)4.4.4.4.应用方面的优势应用方面的优势Application Application Application Application AdvantageAdvantageAdvantageAdvantage1.1.1.1.多通道优势多通道优势:能利用所有波数的光能利用所有波数的光;每次多于一个光谱元素每次多于一个光谱元素 色散色散IRIRIRIR 光谱光谱 FTIRFTIRFTIRFTIR波数波数 波数波数 光光 源源光源光源固定镜固定镜动镜动镜检测器检测器检测器检测器样品样品样品样品狭缝狭缝分束器分束器 2.2.2.2.光阑优势光阑优势 更好地利用光源能量更好地利用光源能量,提高光强度和提高光强度和 信噪比信噪比 S/N S/N S/N S/N；大孔径光阑增强光通量，光通量较大孔径光阑增强光通量，光通量较色散色散IRIRIRIR光谱仪增大数十至光谱仪增大数十至100100100100倍。倍。2.2.2.2.光阑优势光阑优势色散色散IRIRIRIR：光通量：光通量=狭缝面积狭缝面积 入射角入射角FTIRFTIRFTIRFTIR：光通量光通量=光阑面积光阑面积 入射角入射角 色散色散IRIRIRIR光谱仪光谱仪FTIRFTIRFTIRFTIR光阑面积光阑面积狭缝面积狭缝面积 3.3.3.3.激光准直的优势激光准直的优势 用用He-He-He-He-NeNeNeNe 可见激光（可见激光（15798.0 cm15798.0 cm15798.0 cm15798.0 cm-1-1-1-1)作为信作为信号收集时精确波长的参比；号收集时精确波长的参比；确保光谱中波数的准确性和确保光谱中波数的准确性和精精确确度度.波数波数精度均可达精度均可达0.01 0.01 cmcmcmcm-1-1-1-1激光器本身所具有的恒定周期性有益于一激光器本身所具有的恒定周期性有益于一个进行模拟个进行模拟-数字数字(A/D)(A/D)(A/D)(A/D)转换的标准正弦波转换的标准正弦波形。形。.4.4.4.4.应用方面的优势应用方面的优势 测量灵敏度高测量灵敏度高可以测量很小的面积可以测量很小的面积使测量低透明度的样品更容易使测量低透明度的样品更容易可以测量表面薄膜可以测量表面薄膜 测量速度提高测量速度提高能够实现与其他分析技术的联用，如与能够实现与其他分析技术的联用，如与GC GC GC GC 或或 LCLCLCLC联用时对相应馏出组分的分别在线分联用时对相应馏出组分的分别在线分析析高的波数精度高的波数精度差谱准确性高差谱准确性高（七）（七）FTIRFTIRFTIRFTIR光谱仪性能的主要技术指标光谱仪性能的主要技术指标1.1.1.1.光源能量：强度高、稳定、分布范围宽。光源能量：强度高、稳定、分布范围宽。2.2.2.2.光谱分辨率光谱分辨率 ：与动镜移动距离成正比，：与动镜移动距离成正比，业内最佳分辨率可达业内最佳分辨率可达0.00260.00260.00260.0026cmcmcmcm-1-1-1-1 ，通常用，通常用4 4 4 4cmcmcmcm-1-1-1-1。光谱分辨光谱分辨瑞利判据瑞利判据3.3.3.3.检测器的灵敏度和检测器的灵敏度和波数波数范围宽度等。范围宽度等。4.4.信噪比信噪比S/NS/N：(1)(1)测 定 方 法测 定 方 法:测测 100%100%基 线，基 线，Y Y轴 展 开轴 展 开2200-2200-2000cm2000cm-1-1后测定噪声水平后测定噪声水平,(2)(2)通常以峰峰值通常以峰峰值(P-P)(P-P)表示表示;均方根值均方根值(RMS),P-P:RMS=5:1(RMS),P-P:RMS=5:1左右。左右。(3)S/N=100/P-P noise or S/N=100/RMS noise(3)S/N=100/P-P noise or S/N=100/RMS noise(4)(4)与扫描时间与扫描时间t t1/21/2（次数）成正比次数）成正比.(5)(5)与光通量、与光通量、检测器检测器、光谱分辨率、扫描速度和、光谱分辨率、